투명하고 휘는 디스플레이용 은나노선 투명전극 개발

국내 연구진이 은(Ag) 나노선을 이용해 투명하면서 휘어지는 디스플레이를 만드는 데 필수적인 투명 전극 제조 기술을 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI)는 오늘(7일) 나노인터페이스 소재 연구실 홍찬화 박사팀이 은 나노선에 전자빔(electron beam)을 쏴 투과성이 좋고 저항이 낮은 투명 전극 제조 원천 기술을 개발했다고 밝혔다.

현재 투명 전극 소재로는 인듐주석산화물(ITO)이 사용되고 있으나 가격이 비싸고 유연성이 떨어져 휘는 디스플레이에는 적용하기 어렵다. 또 은 나노선은 지금도 휘는 디스플레이에 적용되고 있으나 나노선 사이의 접촉 저항이 높고 분산 공정 기술이 미흡해 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

홍 박사팀은 유리 기판에 지름이 27.5나노미터(㎚=10억 분의 1ｍ)로 머리카락 두께의 3천 분의 1 정도인 은 나노선을 분산시킨 다음 전자빔을 쏴 나노선들이 중첩되는 부분을 녹게 해 용접한 것처럼 결합하는 방법으로 저항을 크게 낮췄다.

이 방법으로 제조한 투명전극은 투과율은 89%로 그대로 유지하면서 저항은 전자빔 공정을 적용하지 않는 방식보다 50% 정도 낮아지는 것으로 나타났다.

연구팀은 또 은 나노선을 얇고 고르게 퍼지게 하는 송풍건조공정(air-dry process)을 개발, 진공장비 등 사용으로 생산단가가 높아지는 기존 공정의 효율을 크게 개선했다.

연구팀은 전자빔을 이용한 은 나노선 제조기술은 금속 나노 소재의 전기적 특성을 개선할 수 있는 유용한 기술로 각종 디스플레이, 터치패널, 휘는 소자 전극으로 활용할 수 있다며 산업체와 협력해 2∼3년 내 상용화할 수 있을 것으로 전망했다.

홍찬화 박사는 "투명전극 제조기술은 인듐주석산화물을 대체할 수 있는 금속 나노와이어 투명전극을 간단하고 빠르게 만들 수 있는 기술"이라며 "기판을 PET 등 휘는 소재로 바꾸면 바로 투명하고 휘는 디스플레이에 적용할 수 있다"고 말했다.

고려대 주병권 교수팀과 순천대 곽준섭 교수팀이 함께 수행한 이 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 2015년 12월 7일자)에 실렸다.